【摘要】：IP網(wǎng)絡(luò)的巨大成功,使得人類生活對IP網(wǎng)絡(luò)愈加依賴。借助成熟的IP技術(shù),將生活中任何一個普通的物件接入IP網(wǎng)絡(luò)會帶來非常多的益處,這就是近幾年經(jīng)常被人們提起的物聯(lián)網(wǎng)。恰逢IPv6技術(shù)近些年在全球范圍內(nèi)廣泛推廣,使得低功耗、低傳輸速率的節(jié)點(diǎn)接入IP網(wǎng)絡(luò)成為可能,因?yàn)镮Pv6具有廣闊的地址空間,可以為地球上每一件物體分配一個全球唯一的地址。然而關(guān)鍵問題是低功耗的無線節(jié)點(diǎn)以何種形式接入IPv6網(wǎng)絡(luò),目前較為成熟的無線標(biāo)準(zhǔn)有IEEE 802.11、IEEE 802.15.1和IEEE 802.15.4,三者的典型應(yīng)用分別是我們熟知的Wi-Fi、藍(lán)牙和ZigBee,為物聯(lián)網(wǎng)選擇低功耗、高兼容性的無線標(biāo)準(zhǔn)有著很強(qiáng)的研究價值。本文對6LoWPAN技術(shù)展開了研究。首先介紹了在低功耗節(jié)點(diǎn)上采用6LoWPAN技術(shù)會具有的諸多優(yōu)勢,同時提出了面臨的問題和挑戰(zhàn)。針對這些問題對6LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和深入探討,包括分片重組技術(shù)、頭部壓縮技術(shù)、地址分配技術(shù)、路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)和移動性管理技術(shù)。根據(jù)上述技術(shù)的研究,同時借鑒已有協(xié)議,提出運(yùn)行在Contiki系統(tǒng)上的6LoWPAN協(xié)議棧方案,對該方案進(jìn)行實(shí)際搭建和測試,在網(wǎng)絡(luò)中正確地傳輸IPv6數(shù)據(jù)報。本文在對6LoWPAN的研究中,取得了如下的研究成果：1.對6LoWPAN適配層進(jìn)行了研究。針對IEEE 802.15.4數(shù)據(jù)幀載荷較小的問題,提出了分片重組和頭部壓縮的解決方案。被分片的數(shù)據(jù)包采用標(biāo)準(zhǔn)的格式進(jìn)行傳輸,同時在數(shù)據(jù)包中采用固定的格式標(biāo)識該數(shù)據(jù)包的不同壓縮形式,以備接收端能夠正確地重組和解壓縮。經(jīng)過分片重組和頭部壓縮,完整的IPv6數(shù)據(jù)包可以在6LoWPAN中進(jìn)行高效地點(diǎn)到點(diǎn)傳輸。2.對6LoWPAN的路由轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行了研究。針對IEEE 802.15.4的MESH拓?fù)鋯栴},探討了Mesh-Under和Route-Over路由方式。Mesh-Under與Route-Over分別具有各自的優(yōu)點(diǎn),但鑒于成熟的IP路由技術(shù),在實(shí)際中選擇了Route-Over路由,但傳統(tǒng)的IP路由協(xié)議對資源受限的無線節(jié)點(diǎn)來說是巨大的,因此介紹了更適合在其上使用的RPL路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。3.對6LoWPAN的移動性支持進(jìn)行了研究。借助IPv6良好的移動性支持,探究了適合在無線節(jié)點(diǎn)上使用的移動性管理方案。其中包括對已有方案實(shí)現(xiàn)的可能性分析,例如MIPv6、HMIPv6和PMIPv6。同時提出了一種新方案,該移動性管理有待在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行測試。對于網(wǎng)絡(luò)移動問題進(jìn)行了探討,并提出了一種網(wǎng)絡(luò)移動的可行性方案。4.對6LoWPAN的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。需要為6LoWPAN的實(shí)現(xiàn)選擇合適的軟硬件平臺,本文中應(yīng)用TI的CC2538和瑞典計算機(jī)科學(xué)院的Contiki操作系統(tǒng)構(gòu)建了6LoWPAN實(shí)驗(yàn)平臺。軟硬件平臺是實(shí)際測試和應(yīng)用的基礎(chǔ),本文介紹了Conitki健壯的uIP和6LoWPAN協(xié)議棧代碼結(jié)構(gòu)。本文通過對6LoWPAN技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn),對系統(tǒng)搭建和測試,驗(yàn)證了6LoWPAN關(guān)鍵的分片重組、頭部壓縮、地址配置和UDP數(shù)據(jù)報傳輸。在測試過程中,系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo),標(biāo)志著理論研究的正確性和實(shí)際系統(tǒng)的可行性和有效性。
【圖文】：

４N２ＭＩＰＶ６中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逡逑在ＭＩＰｖ６中，移動節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)和歸屬地代理都需要維護(hù)特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逡逑移動性支持的可靠運(yùn)行，包括如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：逡逑１）綁定緩存逡逑他節(jié)點(diǎn)的綁定緩存。歸屬地代理和通信端均維護(hù)這個緩存。緩存既包含通逡逑條目也包含歸屬地注冊條目。逡逑綁定更新列表逡逑個移動節(jié)點(diǎn)均維護(hù)著這樣一個表。該表包含移動節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)或正在嘗試建立逡逑其他節(jié)點(diǎn)項(xiàng)。通信注冊和歸屬地注冊都被包含在這個表中。當(dāng)綁定過期后逡逑被刪除。逡逑）歸屬地代理列表逡逑屬地代理需要知道哪個其他歸屬地代理與其處在同一鏈路上。這個信息被逡逑歸屬地代理列表中，在動態(tài)歸屬地代理地址發(fā)現(xiàn)中，該列表用于通知移動逡逑

西安電子科技大學(xué)碩±學(xué)位論文逡逑切換。為了達(dá)到更好的移交性能，沒有必要采用多級層次。因此，在操作網(wǎng)絡(luò)中逡逑任意位置放置一個或多個（可能覆蓋同一個域）ＭＡＰ己經(jīng)足夠了。逡逑定義一個新的路由通告消息選項(xiàng)，，一旦接入被訪問網(wǎng)絡(luò)，接入點(diǎn)采用通告消逡逑告知移動節(jié)點(diǎn)ＭＡＰ的存在（ＭＡＰ發(fā)現(xiàn)）。在發(fā)現(xiàn)階段中，也將告訴移動節(jié)點(diǎn)逡逑與ＭＡＰ間的距離。在該情況下，移動節(jié)點(diǎn)可選擇第一跳ＭＡＰ或者更深層逡逑ＡＰ。逡逑
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5;TP391.44

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本文編號：2541215